spektroskopia035

70

Długość fali tjum ] 28    26    24    22    20    18

Rys. 36. Widma współczynnika absorpcji sieciowej w różnych temperaturach dla krzemu (a), [18] i GaAs (b) [19]

dla procesów różnicowych

E = E₁—E₁, n = n₂ — n₁.    (7.15)

Łatwo zauważyć, że funkcja rozkładu n maleje znacznie szybciej przy obniżaniu temperatury dla procesów różnicowych, niż sumacyj-nych fononów. Widać też, że większa wartość energii fononu powoduje silniejszą zależność funkcji rozkładu od temperatury.

Procesy wielofononowe odgrywają dużą rolę w materiałach o wiązaniu kowalencyjnym, ponieważ nie występuje w nich absorpcja jedno-fononowa. Wynika to z braku momentu dipolowego drgań w takich materiałach. Dwufononowa absorpcja polega natomiast na tym, że jeden typ drgań (pierwszy fonon) indukuje ładunek na atomach, a drugi typ (drugi fonon) wpływa na powstanie momentu elektrycznego umożliwiającego oddziaływanie z zewnętrznym polem elektromagnetycznym (foton). Rysunki 36a,b przedstawiają absorpcję sieciową w GaAs i Si dla kilku temperatur. Jak już mówiliśmy, w krzemie nie występują procesy jednofononowe. Natomiast w GaAs, oprócz bardzo silnych procesów jednofononowych obserwowanych w widmie odbicia (rys. 35), w zakresie energii 35—70 meV jest widoczne bogate widmo przejść dwufononowych, a w zakresie 70—100 meV — widmo przejść z udziałem trzech fononów.

W przypadku, kiedy w krysztale znajdują się defekty, możemy zaobserwować procesy absorpcyjne nie mogące zachodzić w idealnym krysztale ze względu na niespełnienie zasady zachowania wektora falowego. Zaburzenie periodyczności spowodowane obecnością defektu umożliwia oddziaływanie fotonu z pojedynczym fononem. Efekt ten jest najsilniejszy dla defektu — domieszki o dużej masie, której drgania własne występują w zakresie drgań własnych sieci krystalicznej. Obecność defektów umożliwia generację fononów z całej strefy Brillouina.

Dla lekkich atomów domieszkowych możemy zaobserwować ostre linie drgań lokalnych defektu.